一种保护行人的车载放气气囊装置的制作方法

本实用新型涉及车辆的行人保护领域，具体是涉及一种保护行人的车载放气气囊装置。

背景技术：

由于社会的不断进步，汽车也成为日常生活中必不可少的组成部分。随着汽车保有量的增加，汽车事故造成的人员伤亡也急剧增加，由于行人是交通行为中的弱势群体，行人(包括骑车人)的伤亡又占到65％左右，因此在交通事故中对行人保护已成为学者研究的热点。

如今安全是车辆设计中重点考虑的问题之一，常见的行人保护装置多为塑料或泡沫材料制成，在尺寸一定的情况下，不能有效减轻行人所承受的冲击力；而且常见的行人保护系统多为对行人头部或胸部的保护，而对行人腿部的保护却少之又少。例如，中国专利200720070616.1，名称为汽车保险杠专用行人保护装置，其采用薄型材料并降低碰撞高度来达到保护行人腿部的效果，上述专利技术方案存在以下缺陷：薄型材料对腿部的吸能作用有限、需要改变车身原有的结构，结构复杂，降低碰撞位置则可能增加对行人的伤害而达不到保护的作用。又如中国专利201020132939.0，名称为基于行人保护的乘用车安全气囊系统。其采用碰撞后在引擎盖和前挡风玻璃上弹射出气囊来达到保护行人的目的；上述专利技术方案存在以下缺陷：只考虑对行人头部和胸部的保护，而没有考虑对行人腿部的保护；同时如果行人被撞后没有落到引擎盖上，此系统将失去保护作用。

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种保护行人的车载放气气囊装置成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种保护行人的车载放气气囊装置，用于解决交通事故中行人保护的问题，结构简单，保护效果好。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种保护行人的车载放气气囊装置，包括放气气囊和至少一个用于将放气气囊中气体放出的放气开关；所述放气气囊为密封的气袋，放气气囊可拆卸连接于汽车前保险杠前侧；所述放气开关设于放气气囊上；所述放气开关包括外壳、弹簧和活塞，外壳为内部中空的柱体结构，外壳一端为连通于放气气囊内腔的开口，弹簧和活塞均轴向设于外壳内且活塞位于外壳排气口和弹簧之间，活塞侧壁和外壳内壁之间密封；弹簧一端连接活塞，弹簧另一端连接于外壳另一端；外壳侧壁上设有至少一个用于连通外壳内腔和外部的放气孔；弹簧自由状态下，活塞靠近外壳排气口的端面与外壳排气口之间的距离小于等于放气孔离外壳排气口最近的切点与外壳排气口之间的距离，该切线与外壳轴线相垂直。

按以上方案，放气孔的直径d满足下式：

其中，vmax为放气气囊能够对行人进行有效保护情况下车辆的最大速度，根据中国首次行人保护碰撞试验以及e-ncap的推荐试验，选取vmax＝40km/h；s触为e-ncap行人碰撞试验中的腿部接触面积，选取s触＝0.02m²；u为放气孔的最大气体流速，式中，g为重力加速度，g取9.8m/s²，pmax为碰撞过程中放气气囊中产生的最大压强，式中fmax为碰撞过程中人体腿部所能承受的最大作用力，eevc\wc17标准中建议行人伤害指标的极限值是5kn，选取fmax＝5kn；n为放气气囊上放气开关的数量；m为一个放气开关上放气孔的数量；π为圆周率。

按以上方案，弹簧的弹性系数k满足下式：

其中，s活为活塞的端面面积；对放气开关的直径和弹性系数满足上述公式时，在行人与车辆碰撞的过程中，放气开关可以根据碰撞程度的不同，调节放气孔开启的大小，保证车辆前端施加于行人腿部的力始终低于行人伤害指标的极限值(f≤5kn)，给行人以有效地保护。

具体的，放气开关设于放气气囊侧部，放气开关中的放气孔保留在放气气囊外部，用来排出放气气囊内的气体。

按以上方案，一个放气开关上的所述放气孔的数量为多个时，多个所述放气孔的中心线位于同一平面且放气孔的直径相同。

按以上方案，所述放气孔的数量为多个时，多个所述放气孔沿外壳侧壁周向均匀分布。

按以上方案，所述装置还包括气囊外罩，气囊外罩为内部中空且一侧开口的罩体结构，其开口侧边部可拆卸连接于汽车前保险杠前侧；气囊外罩与前保险杠之间形成非封闭空腔，用于安装放气气囊将放气气囊包裹其中，气囊外罩采用弹性较大且易于定型的材料，可以在碰撞过程中发生足够的变形，使得行人的腿部与放气气囊能够充分的挤压，优选材料为形状记忆合金；气囊一旦发生碰撞放气后需要进行充气或更换方可继续使用，可拆卸连接方式方便气囊的充气或更换。

按以上方案，气囊外罩的开口侧边部设有连接耳，连接耳可通过螺栓连接于汽车前保险杠前侧；气囊外罩和前保险杠之间也可采用其他可拆卸连接方式，例如现有的卡扣连接。

按以上方案，所述放气气囊的材质为高强度tpu复合面料；高强度tpu复合面料承载能力、抗冲击性及减震性能突出；气密性好、耐磨耐高低温。

按以上方案，所述放气气囊侧部还设有充气孔；在发生碰撞时，放气气囊中的气体被放出一部分，再次使用时需对放气气囊进行充气，保证放气气囊后续的正常使用；充气孔采用现有的充气孔结构，例如游泳圈的充气孔结构。

本实用新型具有如下有益效果：

一、本实用新型可以降低碰撞瞬间的冲击，而且能通过放气气囊的放气来吸收碰撞对人体腿部产生的能量，降低行人腿部受力，对行人保护效果好；本实用新型放气气囊日常情况下充满气体，在碰撞过程中通过放气开关放气，放气开关可以根据碰撞程度的不同，调节放气孔开启的大小，在不同的条件下，使行人得到充分的保护；

二、本实用新型装置加装于车辆前保险杠前侧，车辆原有结构并未作出改动，只是在原有结构的基础上增加了一个放气气囊的装置，并不改变车辆原有的性能；本装置通过放气气囊放气来对行人进行保护，结构简单、易于安装、实施方便、生产成本低，目前尚无以放气气囊的形式对行人进行保护的装置，本实用新型在实际应用中有广阔前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例安装于前保险杠的结构示意图；

图3为放气开关完全闭合的示意图；

图4为放气开关部分打开的示意图；

图5为放气开关完全打开的示意图；

图6为放气开关完全闭合的另一种实施例示意图。

附图标记：

1、放气气囊；

2、放气开关；201、外壳；201a、排气口；201b、放气孔；202、弹簧；203、活塞；

3、气囊外罩；301、连接耳；

4、汽车前保险杠。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1至图6，本实用新型为一种保护行人的车载放气气囊装置，其包括气囊外罩3、放气气囊1和至少一个用于将放气气囊1中气体放出的放气开关2；

气囊外罩3为内部中空且一侧开口的罩体结构，气囊外罩3的开口侧边部设有连接耳301，连接耳301可通过螺栓可拆卸连接于汽车前保险杠4前侧；放气气囊1为密封的气袋，置于气囊外罩3和汽车前保险杠4形成的非封闭空腔内；放气开关2设于放气气囊1上；放气开关2包括外壳201、弹簧202和活塞203，外壳201为内部中空的柱体结构，外壳201一端为连通于放气气囊1内腔的开口，弹簧202和活塞203均轴向设于外壳201内且活塞203位于外壳排气口201a和弹簧202之间，活塞203可在外壳内轴向活动，活塞203侧壁和外壳201内壁之间密封；弹簧202一端连接活塞203，弹簧202另一端连接于外壳201另一端；外壳201侧壁上设有至少一个用于连通外壳201内腔和外部的放气孔201b；弹簧202自由状态下，活塞203靠近外壳排气口201a的端面与外壳排气口201a之间的距离l小于等于放气孔201b离外壳排气口201a最近的切点与外壳排气口201a的距离h。

放气气囊1的材质为高强度tpu复合面料，本实施例中，高强度tpu复合面料采用的是嘉兴市颖诚纺织公司生产的气囊面料，具体为：尼龙420d+0.15mm厚度的tpu贴合薄膜。气囊外罩3采用弹性较大且易于定型的材料，可以在碰撞过程中发生足够的变形，使得行人的腿部与放气气囊1能够充分的挤压，本实施例中采用的材料为形状记忆合金。放气开关2的外壳201选择铝等金属材料，缝制在放气气囊1的侧部。

放气气囊1上还设有充气孔，在发生碰撞时，放气气囊1中的气体被放出一部分，再次使用时需对放气气囊1进行充气，保证放气气囊1后续的正常使用；充气孔采用现有的充气孔结构，例如游泳圈的充气孔结构。

放气开关2缝制在放气气囊1侧部，放气开关2中的放气孔201b保留在放气气囊1外部，用来排出放气气囊1内的气体；一个放气开关2上的所述放气孔201b的数量为多个时，多个所述放气孔201b的中心线位于同一平面且放气孔201b的直径相同，多个放气孔201b沿外壳201侧壁周向均匀分布。放气气囊1日常情况下充满气体，在碰撞过程中通过放气开关2放气。

参阅图3至图6，为放气开关2的打开状态和闭合状态示意图，外壳201内部有一活塞203与弹簧202连接，活塞203靠近外壳排气口201a，弹簧202另一端连接外壳201底部；参阅图3和图6，没发生碰撞情况时，活塞203上端面与外壳排气口201a之间的距离l小于等于放气孔201b离外壳排气口201a最近的切点与外壳排气口201a之间的距离h，活塞203将放气气囊1内腔与放气孔201b隔绝，放气开关2为闭合状态，为了实现车辆与行人碰撞时，放气气囊1的及时放气，活塞203上端面与外壳排气口201a之间的距离l等于或略小于放气孔201b离外壳排气口201a最近的切点与外壳排气口201a之间的距离h；参阅图4，碰撞过程中放气气囊1受到的压力较小时，活塞203上端面与外壳排气口201a之间的距离l大于放气孔201b离外壳排气口201a最近的切点与外壳排气口201a之间的距离h，且活塞203上端面位于放气孔201b的直径范围内，活塞203上端面和放气孔201b之间部分开口连通放气气囊1内腔与外界，放气开关2部分打开；参阅图5，图5为碰撞过程中人体腿部所能承受的最大作用力即行人伤害指标的极限情况时，活塞203上端面与外壳排气口201a之间的距离l大于放气孔201b离外壳排气口201a最近的切点与外壳排气口201a之间的距离h，且活塞203上端面与外壳排气口201a之间的距离l等于距离h和放气孔201b直径d的和，活塞203上端面与放气孔201b完全连通放气气囊1内腔与外界，放气开关2全部打开；放气开关2根据碰撞程度，即放气气囊1与行人腿部接触力的不同，自动调节放气量；因此需要计算弹簧202的弹性系数和放气孔201b的直径。

根据压力与压强的关系，在放气气囊1中：

式中pmax为碰撞过程中放气气囊1中产生的最大压强；fmax为碰撞过程中人体腿部所能承受的最大作用力，eevc\wc17标准中建议行人伤害指标的极限值是fmax≤5kn，因此本实施例中选取fmax＝5kn；s触为人体腿部与放气气囊1的接触面积，本实用新型选用e-ncap行人碰撞试验中的腿部接触面积，即s触＝0.02m²；因此可以由fmax和s触的值计算出pmax的值。

放气气囊1能够对行人进行有效保护情况下，人体腿部与放气气囊1的接触时间tlim：

式中tlim为放气气囊1能够对行人进行有效保护情况下人体腿部与放气气囊1的接触时间；h为放气气囊1的厚度，本实施例中，放气气囊1的厚度的选择范围是0.15～0.2m；vmax为放气气囊1能够对行人进行有效保护情况下车辆的最大速度，根据中国首次行人保护碰撞试验以及e-ncap的推荐试验，选取vmax＝40km/h；因此根据h和vmax的值可以计算得出tlim。

放气开关放气孔201b的最大气体流速u：

式中u为放气开关放气孔201b的最大气体流速；g为重力加速度，取9.8m/s²；pmax为碰撞过程中放气气囊1中产生的最大压强，已在式(1)中求得；因此可计算得出u的值。

放气开关放气孔201b的直径d：

式中，s总放为放气气囊1上所有放气开关2的放气孔201b的总横截面积，s单排为一个放气开关2上所有放气孔201b的横截面积，s单放为一个放气孔201b的横截面积；n为放气气囊1上所有放气开关2的数量；m为一个放气开关2上所有放气孔201b的数量，本实施例中，n＝2，m＝2；s触为人体与放气气囊1的接触面积，s触＝0.02m²；vmax为放气气囊1能够对行人进行有效保护情况下车辆的最大速度，vmax＝40km/h；u为放气开关的放气孔201b的最大气体流速，已在式(3)中求得；π为圆周率；因此由式(4)可计算得出放气孔201b的直径d。

放气开关弹簧202的弹性系数k：

式中，k为放气开关弹簧202的弹性系数；pmax为碰撞过程中放气气囊1中产生的最大压强，由式(1)计算求的；s活为放气开关活塞203的端面面积，其大小可由设计人员根据实际情况确定，与外壳201内腔适配即可，此处并无设计要点；d为放气孔201b的直径，已由式(4)计算取得。因此，可得出放气开关弹簧202的弹性系数。

本实用新型不涉及任何电学领域的检测及控制，为纯机械结构，结构简单，实施方便。在行人与车辆碰撞的过程时，行人的腿部挤压充满气的放气气囊1，避免了行人腿部与车辆刚度较高的保险杠部分直接碰撞，保护了行人的腿部安全；放气开关2打开，放气气囊1中的气体受挤压通过放气开关2排入到大气中去，减少行人腿部受到的冲击力，使行人得到保护；放气开关2可以根据碰撞程度的不同，自动调节排气孔开启的大小，保证车辆前端施加于行人腿部的力始终低于行人伤害指标的极限值(f≤5kn)，给行人以有效地保护。本实用新型提供了行人保护的新方式，通过在车辆前保险杠上加装保护行人的放气气囊1装置，不仅可以在不同的条件下，使行人得到充分的保护，而且本装置并未改变车辆的原始结构，保证了车辆的原有性能，在实际应用中有广阔前景。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。